人類或將重返月球，登月選址有何講究

吳季

如今，距離人類最后一次從月球上離開，已過去了50 年，人類再也沒有去過月球。2004 年，美國政府在其新的空間探索計劃中提出重返月球，并以此為跳板實施載人登陸火星計劃，宣告了其重返月球計劃的再次啟動。2017 年，美國國家航空航天局正式啟動了阿爾忒彌斯（Artemis）計劃，該計劃旨在于2024 年實現人類重返月球。最近備受關注的“太空發射系統”（SLS）重型火箭，則是美國重返月球計劃的關鍵一步。

月球南極登陸，有好處也有不利因素

與阿波羅計劃不同，阿爾忒彌斯計劃準備在月球的南極著陸。近期，美國國家航空航天局公布了月球南極附近的13 個預選著陸區。之所以選擇南極，主要有3 個原因。

第一，在月球南極存在一些常年無法被陽光照到、永久黑暗的隕石坑。經過雷達回波探測，科學家判斷在這些隕石坑底部可能存在水冰。如果科學家的推斷被證實，這些水冰不但可以支持未來人類月球基地對用水的需求，還可以通過電解水提取氫氣和氧氣，為火箭發動機提供燃料。

要知道，從月球上生產燃料為飛船加注，比將這些燃料從地球上帶過去要便宜得多，可以大大降低人類探索深空的成本。

第二，月球南極能夠被陽光照射到的高地，可以連續獲得太陽光的照射，每年的連續光照時間甚至可達10 個月，不存在月球低緯度地區長達14 個地球日的月夜。

第三，由于連續光照，該地區的溫度變化不大，不像在月球低緯度地區，晝夜溫差會超過250℃。這可以大大降低研發載人登月設施的技術難度。

盡管如此，降落在月球南極并在那里建立人類科研和生活基地，也存在著很多不利的因素。首先，那里沒有平坦的月海，多高山峽谷，降落、起飛都會十分困難，因此對著陸時機的要求很高。一旦錯過原定著陸點，下一次著陸能找到另一塊平坦的備選著陸點的可能性很小。其次，高地上平坦的活動空間不多，也不利于載人月球車的移動。此外，可能保存有水冰的永久黑暗隕石坑底部見不到陽光，探測水冰的探測器和挖掘機械的能源必須由位于高地的基地供給，因此基地到坑底的能源輸送需要額外的基礎設施，必須事先建設好，才能進入水冰的提取和燃料生產階段。

克服寒冷月夜后，月海或更適合建基地

相比之下，如果將載人登月和以后基地建設的地點選擇在月球北緯、中緯度等靠近零度經線的月海中，除了沒有南極那樣的水冰、月夜能源需求高和晝夜溫差大，其他方面都是優點。比如，月海中地勢平坦，非常適合飛船的起飛和降落，也方便載人月球車的長距離行駛，擴大了人員活動的范圍。此外，月海的月壤中有大量的氧化物，通過還原法也可以提煉出液氧燃料，只是復雜度比從水中提取要高，要消耗更多的能源。而且在不遠的未來，一旦相關技術成熟，還可以從月海的月壤中提取核聚變燃料氦-3。

在中緯度的月海中著陸，最大的困難是要克服長達14 個地球日的寒冷月夜。不過，目前有很多相關研究工作正在展開，目的是為解決月夜問題提供可行的方案。比如，在月日高溫時，將月球表面的大量熱能存儲下來，在月夜期間慢慢釋放；利用月壤中的硅就地建造大面積、高靈敏度的太陽能帆板，使其在月夜期間也可以利用地球對太陽光的反射光，產生一定量的電能；在月球軌道上布設帶有太陽能反射鏡的月球衛星，將太陽光反射到基地的大面積太陽能帆板上進行發電。當然，如果小型、安全的核能發電站能夠盡快突破其關鍵技術，就可以更容易地解決中緯度月球基地的月夜能源需求問題。

至于人員的生活用水，似乎并不是很大的問題。因為根據地球軌道空間站發展出來的循環利用技術，水的循環利用率可以達到約90%，再加上不斷從地球向月球進行少量的水補給，人員的生活用水是可以得到滿足的。

綜上所述，除了美國國家航空航天局正在關注的月球南極著陸方案，在月球北緯、中緯度地區的月海中建立載人登月基地，也已受到越來越多相關機構的關注，并已開始布局多項研究。

伴隨著各項登月計劃的實施，人類在近期重返月球的目標一定會成為現實。作為中華民族偉大復興征程中必不可少的一項舉措，也是我國載人航天計劃發展的必然選擇，伴隨著中國地球軌道空間站任務建設的完成并進入應用階段，中國也開始論證下一階段的載人航天任務，其中一個重要的目標就是載人登月。中國人登上月球的夢想，也會在不遠的未來變為現實。